JPH0552605A

JPH0552605A - プロセス運用支援システム

Info

Publication number: JPH0552605A
Application number: JP3212333A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Oishi; 聡大石; Koichi Kawaguchi; 幸一川口; Takuji Nishitani; 卓史西谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1993-03-02
Anticipated expiration: 2015-05-15
Also published as: JP3040852B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プロセスの状態を示す情報の特徴を、監視する
オペレータの個人的条件に影響されること無く抽出でき
て、プロセスの状態を正確に把握することができるよう
にする。【構成】プロセスの状態を表わすデータを取り込んで、
後段の処理手段で処理可能なデータに変換処理するプロ
セスデータ取り込み処理手段と、プロセスの状態を表わ
すデータに基づいてプロセスの状態を記号的に表現する
記号化データを生成する記号化処理手段と、記号化され
たデータを蓄積する記号化データ蓄積手段と、指定され
た範囲のデータを記号化データ蓄積手段から取り出し
て、表示データとして出力する表示処理手段と、上記表
示データを画面に表示すると共に、外部からの指示を受
け付ける入出力手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラント等のプロセス
の運用を支援するためのシステムに係り、特に、プロセ
スの状態を表す情報を、オペレータに対し容易に理解で
きる表現で提供することができるプロセス運用支援シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】化学プラント等のプラントにおいては、
プラントのプロセス変動が最終製品に対して大きな影響
を与えるため、プロセスの傾向および変化の監視、制御
ループを構成する計器およびセンサの異常監視、およ
び、運転パターンに沿ってプロセスの運転がなされてい
るか否かの監視が必要となる。通常、プラントの運転を
監視するシステムでは、プロセスデータについて、予め
定めた基準と比較して、異常であると、アラームを出力
するようになっている。アラームを出力させるための要
素としては、例えば、プロセスの状態を表すデータに関
する上下限、変化率、偏差等が用いられている。プラン
トのオペレータは、それらについての監視あるいは制御
周期単位での瞬時的アラームの発生の有無により、プラ
ントに対する操作を行っている。

【０００３】しかしながら、これらアラームは、発生し
てからでは既に遅いという場面が多々ある。そのため、
プラントの異常の前兆を捕らえて、事前に異常事態や事
故の回避のための対策を講ずることが必要となる。この
監視のためには、例えば、プロセスの状態を表す時系列
データの特徴を正確に把握することが必要である。そこ
で、従来は、プラントの運転に際し、これらのアラーム
処理のほかに、これと並行して、各種プロセスデータの
トレンドグラフを表示装置に表示して、オペレータに監
視させている。すなわち、オペレータは、これらのトレ
ンドグラフを常に監視して、プロセスの傾向および変化
を察知するようにして、プラントを運転している。この
トレンドグラフ監視は、特に、プラントの立ち上げ時、
グレードチェンジ時、シャットダウン時等の、プラント
の状態が大きく変化する場合に、オペレータにとって非
常に重要な仕事となっている。

【０００４】一方、プラントの運転は、オペレータの個
人的経験や設計知識として予め考え出されているプラン
トの運転方案に基づいて行われている。また、プラント
の現在の運転状態が異常な状態となった場合、オペレー
タは、自身が経験した過去の事例の中で、似た事例を思
い出して、または、記録を探して、その時の状況におい
て採られた操作を参考にして、運転を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラントの
異常の前兆を捕らえるためには、過去どういうプロセス
の変化が発生したかを、トレンドグラフから読み取る必
要がある。この場合、トレンド上にあるプロセスの変化
を異常要因と判断するか否かは、オペレータの個人差に
より分かれるものである。ところが、従来の技術では、
この点についての配慮がなく、トレンドグラフからの異
常の前兆となる変化の読み取りが、オペレータ個人個人
の主観により判断されていた。このため、オペレータの
熟練度や、、注意力、体調などにより、判断が左右され
るため、前兆現象の見落としたり、見誤ったりするとい
う問題が生じていた。

【０００６】また、オペレータが、プラントに対して行
った運転操作と、これに対するプラントの応答は、従来
は、オペレータ個人の経験として保存されるか、運転日
報等の記録として残されるにすぎなかった。

【０００７】一方、プロセスの状態を現状から変化させ
ようとする場合、従来は、そのために目標値を設定して
これをプラントに与えて操作量を変更させて、プロセス
の状態を変更させている。この状態変更操作は、少量の
変化を指令する場合でも同じである。すなわち、オペレ
ータが、現在のプロセスの状態を僅かに変えたい場合で
も、上述した手順を踏まなければならず、手間がかか
る。プロセスの運転においては、例えば、“温度を今の
状態よりもうちょっと上げたい”、“上昇カーブをもう
ちょっと小さくしたい”等のあいまいな量で表現される
ような操作が現実に必要とされている。ところが、この
場合でも、一般の手動操作と同様の手順で指令を行っ
て、プロセスの状態を変更させる必要がある。しかし、
あいまいな変化の指示は、必ずしも容易ではない。指示
が適切でないと、変動が大きくなりすぎるおそれがあ
る。また、あいまいさがオペレータによっても異なる。
従って、従来は、このようなあいまいな指示を受け付け
ることは困難であった。

【０００８】本発明の第１の目的は、プロセスの状態を
示す情報の特徴を、監視するオペレータの個人的条件に
影響されること無く抽出できて、プロセスの状態を正確
に把握することができるプロセス運用支援システムを提
供することにある。

【０００９】本発明の第２の目的は、プロセスの状態を
少量またはあいまいに表現される量変化させる場合に、
オペレータのあいまいな表現をそのまま受け付けて、プ
ラントに対する操作を指示することができるプロセス運
用支援システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため本発明の第１の態様によれば、プロセスの状態を
表わすデータを取り込んで、後段の処理手段で処理可能
なデータに変換処理するプロセスデータ取り込み処理手
段と、プロセスの状態を表わすデータの特徴を記号的に
表現する記号化データを生成する記号化処理手段と、記
号化されたデータを蓄積する記号化データ蓄積手段と、
指定された範囲のデータを記号化データ蓄積手段から取
り出して、表示データとして出力する表示処理手段と、
上記表示データを画面に表示すると共に、外部からの指
示を受け付ける入出力手段とを備えるプロセス運用支援
システムが提供される。

【００１１】記号化処理手段は、標準ベクトルデータお
よびこの標準ベクトルデータの特徴を記号的に表現する
記号表現データを有する記号化処理用辞書と、入力され
たデータを折線近似してベクトル系列を生成し、このベ
クトル系列について、記号化処理用辞書を用いて、類似
する標準ベクトル系列を検索し、最も類似する標準ベク
トルに対応する記号表現データを抽出して記号化処理を
行う記号化処理部とを有することができる。

【００１２】記号化処理用辞書は、標準ベクトルデータ
の特徴を、文字および／または図形により表現される記
号表現データを有するものが好ましく用いられる。これ
らは、一見して、特定の意味を表すことがオペレータに
誤解なく理解されるものが好ましい。例えば、“上
昇”、“定常”、“下降”等の特定の概念を示す文字
列、また、矢印、線図等の図形が使用できる。

【００１３】記号化データ蓄積手段は、記号化データを
格納する記号化データファイルと、記号化データを記号
化データファイルに格納処理する記号化データ格納処理
部とを有するにより構成することができる。すなわち、
データベースを構築できるものであればよい。上記記号
化データファイルと記号化データ格納処理部とは、記号
化データと、この記号化データの基になっているプロセ
スデータ（数値データ）とを対応させて、時系列に格納
するものであることが好ましい。

【００１４】表示処理手段は、指定された範囲の記号化
データを記号化データファイルから取り出すと共に、こ
の記号化データの基になっているプロセスデータを記号
化データファイルから取り出し、これらのデータを複合
して表示データとして出力する。この場合、表示処理手
段は、プロセスデータをトレンドグラフとして表示さ
せ、このトレンドグラフの時間軸に沿って対応する記号
化データを表示させるものであることが好ましい。

【００１５】また、上記第２の目的を達成するため本発
明の第２の態様によれば、上記第１の態様にさらに、予
め設定された、記号的に表現された操作指示を操作対象
対応に受け付ける記号化操作指示受付手段と、受け付け
た記号化された操作指示を数値データに変換する記号逆
変換処理手段とを備える、プロセス運用支援システムが
提供される。

【００１６】記号化操作指示受付手段は、記号的に表現
された操作指示として、標準ベクトルデータの特徴を記
号的に表現する記号表現データを用いることができる。

【００１７】この第２の態様において、プロセスの操作
対象に対する制御データを出力する制御処理手段をさら
に備えることができる。この制御処理手段は、プロセス
データ取り込み処理手段により取り込まれたプロセスデ
ータに基づいて操作対象に対する制御データを演算して
出力すると共に、記号逆変換処理部の出力信号を受け
て、対応する制御データを出力する構成とすることがで
きる。

【００１８】

【作用】本発明では、プロセスデータ取り込み処理手段
により、プロセスの状態を表わすデータを取り込んで、
後段の記号化処理手段で処理可能なデータに変換処理す
る。記号化処理手段は、プロセスの状態を表わすデータ
の特徴を記号的に表現する記号化データを生成する。こ
の記号化処理手段では、例えば、入力されたデータを、
フィルタを用いて折線近似してベクトル系列を生成し、
このベクトル系列について、辞書を用いて、より少ない
ベクトルからなるベクトル系列に統合し、順次得られる
ベクトル系列をそれぞれ辞書に登録されている標準ベク
トル系列と比較して、類似する標準ベクトル系列の名称
を記号として抽出する。

【００１９】記号化されたデータは、記号化データ蓄積
手段において記号化データ列として蓄積される。例え
ば、プラントのデータでは時系列的に変化するものが多
いので、この記号化データ列は、例えば、時系列に蓄積
される。もちろん、空間的に分布配列されるデータは、
例えば、トリー構造等の空間的な系列で蓄積することが
できる。

【００２０】蓄積されているデータは、表示処理手段に
より、指定された範囲が記号化データ蓄積手段から取り
出されて、表示データとして出力される。この取り出す
範囲は、任意に設定することができる。例えば、現在を
含む１サンプリング周期のデータ、過去のある日時を含
む１ないし数周期のサンプリング周期のデータ等を指定
することができる。また、最新のデータを自動的に更新
して出力させるようにしてもよい。

【００２１】入出力手段は、上記記号化データの出力指
示、記号化データの検索指示、プロセスに対する操作指
示等を行うと共に、上記表示データを画面に表示する。
ここで表示されるデータは、例えば、文字列等の記号化
されたデータであるので、オペレータは、その記号の持
つ意味に基づいて、プロセスの状態を、容易に、かつ、
個人差を生じること無く正確に把握することできる。

【００２２】また、記号化された操作指示を用いること
により、オペレータがもつあいまいな指示を個人差な
く、プロセス運用に適用することが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２４】本発明は、プラント等からのプロセスデー
タの特徴を記号的表現を用いてオペレータに示すことが
できる点にその特徴の一つがある。そこで、プロセス運
用支援システムに関する実施例の説明に先き立って、該
支援システムにおける記号化処理手段として用いられる
記号化処理システムについて説明する。なお、ここで
は、記号化処理システムを独立の記号化装置として説明
するが、後述するプロセス運用支援システムの一構成要
素として構成し得ることはいうまでもない。

【００２５】本発明における記号化装置の第１の実施例
の詳細を図１ないし図１２を用いて説明する。

【００２６】図１は記号化装置の構成を示すブロック図
である。同図において、１１０は通信装置であって、通
信網を通じて処理対象となるパターンデータの識別番
号，サンプリング周期，処理対象区間，換算係数などを
受信する。１２０はデータ記憶装置であって、プロセス
の状態を表わす情報が記憶される。プロセスの状態を表
わす情報としては、例えば、発電プラント、化学プラン
ト、水処理プラント等のプロセス制御分野では、プロセ
ス各部の温度，圧力，流量などの時系列的なデータまた
は空間的な分布パターンのデータが、また、金融，証
券，流通などの分野のデータ処理を行うプロセスでは、
経済指標，売上情報，経営情報などの時系列的なデータ
またはパターンデータが記憶されている。

【００２７】１３０は入力処理部であって、前記通信装
置１１０からの信号により起動される。入力処理部１３
０は、通信装置１１０から送られる前記識別番号，サン
プリング周期，処理対象区間の情報をもとに、データ記
憶装置１２０から該当するデータを、与えられたサンプ
リング周期で処理対象区間から抽出し、メモリ１４０に
送る。

【００２８】折れ線近似処理部１５０は、メモリ１４０
に記憶されている入力パターンを折れ線で近似し、折れ
線を構成する線分のベクトル系列に変換し、結果を統合
処理部１６０に送る。１５５はフィルタ記憶部であり、
折れ線近似処理部１５０で用いられる特徴抽出フィルタ
が記憶されている。

【００２９】１６０は統合処理部であって、前記折れ線
近似処理部１５０で得られた折れ線ベクトルの系列を統
合し、辞書検索処理部１７０に送る。１６５は統合処理
部１６０で用いられる統合パラメータが記憶されてい
る。

【００３０】辞書検索処理部１７０は、統合処理部１６
０から送られるベクトル系列と、標準パターン記憶部１
７５に記憶されている事象のベクトル系列とを比較し、
対応候補のベクトル系列を検索する。１７５は標準パタ
ーン記憶部であり、入力パターンを識別するための事象
名に対応する標準パターンが、折れ線近似されたベクト
ル系列と各々のベクトル系列に対する名称として記憶さ
れている。標準パターンとそれに対応する名称は、予め
システムで用意しておく。なお、ユーザーが任意の名称
を登録するようにしてもよい。また、標準パターンとし
て、任意のパターンをその名称と共に登録することがで
きるようにしてもよい。

【００３１】１８０は類似度計算処理部であって、辞書
検索処理部１７０で得られた対応候補のベクトル系列と
標準パターン記憶部１７５に記憶されている事象のベク
トル系列との類似度および尺度を計算し、尺度が一定の
範囲内であって類似度が一定値以上の標準パターンの事
象名，類似度，尺度，対応したデータの区間等をメモリ
１９０に送る。

【００３２】メモリ１９０に記憶されている処理結果
は、前記通信装置１１０を介して、他の情報処理システ
ム等に送信される。

【００３３】本実施例の記号化装置は、中央処理装置、
主記憶装置、補助記憶装置、各種インタフェース装置等
を有するコンピュータシステムにより構成される。本実
施例の記号化装置の各種機能は、主記憶装置に格納され
るプログラムを中央処理装置が実行することにより実現
され、以下に述べるような動作が実行される。なお、記
号か装置を実現するハードウェアシステムとしては、例
えば、図１９に示すようなシステムを用いることができ
る。

【００３４】次に、上記構成に基づく記号化装置の各部
の動作を詳細に説明する。図２は、前記折れ線近似処理
部１５０の動作を示すフローチャートである。大別する
と、入力データのパターンｆ(ｔ)と特徴抽出フィルタＷ
２(ｘ)との積和計算によりパターンの凹凸を計算し、パ
ターンが折れ線に分割される点τｐを求めるパターン分
割処理２１０と、特徴抽出フィルタＷ０(ｘ)を用いて、
パターンの分割点近傍におけるデータの平均値を求め、
分割点におけるデータの推定値ｆｅ(τｐ)を求める推定
処理２２０と、データ区間の両端における回帰直線から
両端の推定値を求める両端推定処理２３０と、分割点と
両端の推定値とを用いてパターンを折れ線近似した時の
ベクトル系列を計算するベクトル系列計算処理２４０と
から構成されている。

【００３５】パターン分割処理２１０においては、まず
通信網を通じて送られてきた換算係数を、入力データに
乗じてデータの正規化を行ない、処理データｆ(ｔ)（ｔ
＝０，１，…，Ｔ）を生成する。次に、入力パターンの
データｆ(ｔ)（ｔ＝０，１，…，Ｔ）に対し、フィルタ
記憶部１５５に記憶されている特徴抽出フィルタＷ２
(ｘ)を用いた積和計算

【００３６】

【数１】

【００３７】により、凹凸の度合を示す特徴量ｇ２(ｔ)
を計算する。ここに、ａはフィルタの拡がりを示す定数
である。図３（ａ）に示す入力パターンの一例に対し、
図５（ａ）に示す特徴抽出フィルタＷ２(ｘ)による積和
計算を行なった結果を図３（ｂ）に示す。数１に示す計
算結果から絶対値が適当な定数より大きい正と負の極値
を持つ点を抽出することにより、入力パターンの分割点
τｐ（ｐ＝１，２，…，ｋ）を求めることができる。図
３（ｂ）の例ではτｐ（ｐ＝１，２，…，９）が分割点
として得られている。

【００３８】推定処理２２０においては、パターン分割
処理２１０により得られた分割点τｐにおいて、フィル
タ記憶部１５５に記憶されている特徴抽出フィルタＷ０
(ｘ)を用いた積和計算

【００３９】

【数２】

【００４０】により、平均値を表わす特徴量ｇ０(τｐ)
を計算する。図５（ｂ）に特徴抽出フィルタＷ０(ｘ)の
例を示す。分割点τｐにおけるパターンの推定値ｆｅ
(τｐ)は、凹凸を示す特徴量ｇ２(τｐ)と、平均値を表
わす特徴量ｇ０(τｐ)を用いて、

【００４１】

【数３】ｆｅ(τｐ)＝Ｗ０(０)・ｇ０(τｐ)＋Ｗ２(０)・ｇ２(τｐ) ……（数３）によって算出される。

【００４２】両端推定処理２３０においては、入力パタ
ーンの両端の推定値を求める。推定処理２２０において
求められた分割点の推定値（τ１，ｆｅ(τ１)）と（τ
ｋ，ｆｅ(τｋ)）を通る回帰直線をそれぞれ、

【００４３】

【数４】

【００４４】

【数５】

【００４５】により算出する。

【００４６】数４および数５にそれぞれｔ＝０とｔ＝Ｔ
を代入することにより、入力パターンの両端の推定値ｆ
ｅ(０)（＝ｈ１(０)）およびｆｅ(Ｔ)（＝ｈ２(Ｔ)）が
求められる。

【００４７】ベクトル系列計算処理２４０においては、
推定処理２２０と両端推定処理２３０で得られる点列
（０，ｆｅ(０)），（τｐ，ｆｅ(τｐ))（ｐ＝１，
２，…，ｋ），（Ｔ，ｆｅ(Ｔ)）から入力波形を近似す
るベクトル系列Ａｉ＝(Ｐｉ，Ｑｉ)（ｉ＝１，２，…，
ｋ＋１）を、

【００４８】

【数６】

【００４９】により求める。求まったベクトル系列の例
を図３（ｃ）に図示する。各々のベクトルには図６に示
す標準ベクトルの内で最も近い（勾配が最も近い）標準
ベクトルの名称が付けられる。すなわち、各々のベクト
ルと標準ベクトルとの内積を求め、内積が最大となる標
準ベクトルが最も近い標準ベクトルとして選定され、そ
の名称が付される。名称が付された各ベクトルは、図３
（ｄ）に示すようなデータとして統合処理部１６０に送
られる。

【００５０】次に、統合処理部１６０における処理の詳
細を説明する。統合処理は、折れ線近似処理部１５０の
処理結果にベクトルの数が２個以上ある場合に行なわれ
る。処理は、図７に示すような３つのステップからな
る。７１０は隣り合った同一名称のベクトルを統合する
ステップ、７２０は短い「平衡」ベクトルを統合するス
テップ、７３０は「平衡」以外の短いベクトルを統合す
るステップである。以下、各ステップにおける処理の詳
細を説明する。

【００５１】（１）ステップ７１０：隣り合った同一名
称のベクトルを統合する。例えば、図８（ａ）の場合、
連続した２つの「平衡」ベクトルが１つの「平衡」ベク
トルに統合されている。

【００５２】（２）ステップ７２０：「平衡」という名
称が与えられたベクトルで長さが一定値以下のベクトル
を他のベクトルと統合する。

【００５３】（２−１）統合パラメータ記憶部１６５に
記憶されている一定値以下の変化幅のベクトルが前後に
ある場合は、そのベクトルと統合する。例えば、図８
（ｂ）の場合、短い「平衡」ベクトルの前に短い「下
降」ベクトルがあるため、両者が統合されて新しい「下
降」ベクトルが生成されている。

【００５４】（２−２）前後のベクトルとのなす角度
が、統合パラメータ記憶部１６５に記憶されている一定
値以下であれば、そのベクトルと統合する。例えば、図
８（ｃ）の場合、 cos(θ１)＞cos(θ２）であるから、「平衡」のベクトルは前の「下降」ベクト
ルと統合され、新しい「下降」ベクトルとなっている。

【００５５】（３）ステップ７３０：名称が「平衡」以
外で、変化幅の小さいベクトルを他のベクトルと統合す
る。

【００５６】（３−１）変化幅が、統合パラメータ記憶
部１６５に記憶されている一定値以下の短いベクトルが
前後にある場合は、そのベクトルと統合する。例えば、
図９（ａ）の場合、短い「下降」ベクトルと短い「上
昇」ベクトルが統合されて新しい「平衡」ベクトルが生
成されている。

【００５７】（３−２）前後にあるベクトルとのなす角
度が、統合パラメータ記憶部１６５に記憶されている一
定値以下の場合は、そのベクトルと統合する。例えば、
図９（ｂ）の場合、 cos(θ１)＞cos(θ２）であるから、短い「上昇」ベクトルは、前の「下降」ベ
クトルと統合されて、新しい「平衡」ベクトルが生成さ
れている。

【００５８】上記の（２）および（３）の場合、新しく
生成されたベクトルの名称は、そのベクトルとのなす角
度が最も小さい標準ベクトル（図６）の名称に変更され
る。図４（ａ）に統合後のベクトル系列を図示する。こ
のベクトル系列は図４（ｂ）に示すようなデータとして
辞書検索処理部１７０に送られる。

【００５９】次に、辞書検索処理部１７０の動作を説明
する。図１０は辞書検索処理部１７０の動作を示すフロ
ーチャートである。標準パターン記憶部１７５には、図
１１に示すように、識別する事象名ごとに番号が与えら
れ、番号順に記憶されている。また、事象を構成するベ
クトル系列の各ベクトルは図６の標準ベクトルと同じ傾
きのベクトルで構成され、対応する標準ベクトルの名称
が付与されている。図１１に標準パターン記憶部１７５
に記憶されている事象名の例を示す。図１１では事象名
「ステップ状に上昇」が番号１として記憶されており、
事象名「上昇から下降」が番号２として記憶されてい
る。

【００６０】図１０に示した辞書検索処理部１７０の処
理の詳細を説明する。まず、ステップ１０１０におい
て、入力パターンを構成するベクトル系列Ａｉ（ｉ＝
１，２，…，ｍ）の各ベクトルと名称の系列が統合処理
部１６０より入力される。次に、ステップ１０２０で、
検索する事象名の番号Ｎが１に設定されて検索が開始さ
れる。検索処理１０３０において、入力パターンのベク
トル系列から標準パターン辞書の事象と類似したベクト
ル系列が対応候補として選択された場合、ステップ１０
４０により処理の流れは送信処理１０５０に移り、事象
名の番号Ｎおよび対応候補のベクトル系列が、類似度計
算処理部１８０に送られる。対応候補がない場合、ステ
ップ１０６０において全ての事象名に対する検索が終了
したかが判定される（標準パターンの数をＮｍａｘとす
る）。すべての標準パターンに対する検索が終了してい
ない場合、ステップ１０７０において、事象名番号の更
新「Ｎ＝Ｎ＋１」が行なわれ、次の標準パターンに対す
る検索が検索処理１０３０により続行される。

【００６１】図１２は検索処理１０３０における処理の
詳細を説明するフローチャートである。ここで、Ａｉ
（ｉ＝１，２，…，ｍ）は統合処理部１６０より送られ
た、入力パターンを構成するベクトル系列、Ｖｊ（ｊ＝
１，２，…，ｎ）は標準パターン記憶部１７５に記憶さ
れている事象の標準パターンのベクトル系列である。ま
ず、入力パターンの１番目のベクトルと対応する標準パ
ターンのベクトルを検索するため、ステップ１２１０に
おいて「ｉｓ＝１」に設定される。次に、ステップ１２
２０により「ｊ＝１，ｉ＝ｉｓ」に設定され、検索が開
始される。検索中の標準パターンのベクトルの番号がｍ
＋１となった場合、ステップ１２３０により検索は終了
する。入力パターンのベクトルＡｉの名称と標準パター
ンのベクトルＶｊの名称との比較がステップ１２４０で
行なわれ、一致しない場合、ステップ１２４５を通り、
次の入力パターンのベクトルとの比較が行なわれる。一
致した場合、ステップ１２５０により、ＡｉとＶｊの対
が一時記憶１２５５に記憶される。ステップ１２６０で
は、標準パターンの全ベクトルに対する検索が終了した
か否かが判定される。ｊ≠ｎの場合、ステップ１２７０
の処理「ｉ＝ｉ＋１，ｊ＝ｊ＋１」が行なわれ、次のベ
クトルに対する検索が続行される。ｊ＝ｎの場合、ステ
ップ１２８０の処理「ｉｓ＝ｉｋ＋１」が行なわれ、ｉ
ｓ番目の入力ベクトルから、標準パターンとの検索処理
が行なわれる。ここに、ｉｋは標準パターンのベクトル
Ｖｊの名称が一致した最新の入力パターンのベクトルの
番号であり、一時記憶に記憶されている対応候補列のう
ち、Ｖｊが対応した最新の入力パターンのベクトルの番
号である。

【００６２】類似度計算処理部１８０においては、図１
２の一時記憶１２５５の内容に応じて、入力パターンと
標準パターンの類似度Ｓと尺度Ｋが、

【００６３】

【数７】

【００６４】

【数８】

【００６５】により算出される。ここに、Ｖｉ（ｉ＝
１，２，…，ｍ）は標準パターンのベクトル系列、Ａｉ
ｊは入力パターンのベクトル系列の対応候補であり、Ｖ
ｉとＡｉｊ（ｉ＝１，２，…，ｎｉ）が対応候補となっ
ている。数７のＳはベクトル系列間の相関係数を計算す
るものであり、パターンが全く相似であれば１．０とな
る。数８は入力パターンのベクトル系列が標準パターン
のベクトル系列と最も一致する時の尺度（縮尺率）であ
る。類似度計算処理部１８０により得られた標準パター
ンに対する類似度および尺度が定められた一定の範囲

【００６６】

【数９】Ｓｍａｘ≦Ｓ，Ｋｍｉｎ≦Ｋ≦Ｋｍａｘ …………（数９）を満足する標準パターンの事象名を、類似度が大きいも
のから順に並べて、メモリ１９０に記憶する。図４
（ｃ）に記号化結果の例を示す。

【００６７】メモリ１９０に記憶された記号化結果（事
象名，類似度，尺度，一致したデータの区間）は、通信
装置１１０を通じて他の情報処理システム等に送信され
る。

【００６８】本実施例による記号化装置では、標準パタ
ーンと一致する入力パターンの候補部分の検索が、ベク
トルの名称を用いて行なうことができ、計算処理量が少
なくて済むのみならず、誤りの少ない候補を検索できる
という効果がある。さらに、ベクトル系列間で相関係数
を計算して類似度とするため、相似なパターンの検索が
可能であり、標準パターン記憶部１７５に記憶される事
象のパターン数が少なくできるという効果を合わせ持っ
ている。

【００６９】本発明における記号化装置の第２の実施例
を図１３ないし図１５を用いて説明する。第１の実施例
は、データベース等に記憶されているパターンデータを
一括して記号に変換する実施例であるのに対し、第２の
実施例は、時々刻々とプロセスから得られるデータを記
号に変換する場合の実施例である。この場合、サンプリ
ング周期で現在より１つ前のデータまでは、すでにベク
トル系列に変換されているために、データが１つ追加さ
れたことによる処理をサンプリング周期ごとに行なえば
よい。

【００７０】本実施例の記号化装置の構成を図１３に示
す。同図において、１３１０は１１０と同様の通信装置
であって、通信網を通じて、処理対象となるパターンデ
ータの識別番号等を受信する。１３２０はデータ記憶装
置であって、プロセスデータとともに前サンプリング周
期までの処理結果であるベクトル系列，事象名などが併
せて記憶されている。入力処理部１３３０は、通信装置
１３１０からの信号により起動され、データ記憶装置１
３２０から識別番号に対応するデータの情報（前サンプ
リングデータまでの処理結果および、最新のサンプリン
グデータ）を読み出し、メモリ１３４０に送る。

【００７１】１３５０は折れ線近似処理部である。１３
５５はフィルタ記憶部であり、折れ線近似処理部１３５
０で用いられる特徴抽出フィルタが記憶されている。本
実施例では、リアルタイム処理として、最新のデータか
ら過去のデータの方向に処理を行なうため、図１５に例
を示すような特徴フィルタを用いる。折れ線近似処理部
１３５０は、メモリ１３４０に記憶されている入力パタ
ーンの最新データを含む部分から特徴抽出を行ない、パ
ターンデータを折れ線で近似し、折れ線を構成する線分
のベクトル系列に変換する。

【００７２】１３６０は、統合処理部であって、前記折
れ線近似処理部１３５０で得られた折れ線ベクトルの系
列を統合し、辞書検索処理部１３７０に送る。１３６５
は、統合処理部１３６０で用いられる統合パラメータが
記憶されている。

【００７３】辞書検索処理部１３７０は、図１３の折れ
線近似処理部１３５０から送られる入力パターンのベク
トル系列と、標準パターン辞書１３７５に記憶されてい
る標準パターンのベクトル系列とを比較し、対応候補の
ベクトル系列を検索する。標準パターン記憶部１３７５
には、第１の実施例と同様に、図１１に例を示すような
事象名とそのベクトル系列および各ベクトルの名称が記
憶されている。１３８０は類似度計算処理部であって、
辞書検索処理部１３７０で得られた対応候補のベクトル
系列と標準パターンのベクトル系列との類似度および尺
度を計算する。得られた事象名が前サンプリングの時点
と異なる事象名であって、尺度が一定の範囲内かつ類似
度が一定値以上の場合は、標準パターンの番号と、対応
した入力パターンの番号，類似度、および尺度をメモリ
１３９０に記憶する。メモリ１３９０に記憶されている
結果は、前記通信装置１３１０を介して、他の情報処理
システム等に送信される。

【００７４】次に、上記構成に基づく記号化装置の動作
を詳細に説明する。

【００７５】図１４は、前記折れ線近似処理部１３５０
の動作を示すフローチャートである。大別すると、入力
パターンｆ(ｔ)と特徴抽出フィルタＷ２(ｘ)との積和計
算によりパターンの凹凸を計算し、パターンが折れ線に
分割される点τｐを求めるパターン分割処理１４１０
と、特徴抽出フィルタＷ０(ｘ)，Ｗ１(ｘ)，およびＷ２
(ｘ)を用いて、パターンの分割点近傍におけるデータの
平均値を求め、分割点におけるデータの推定値ｆｅ(τ
ｐ)を求める推定処理１４３０と、データ区間の終端に
おける回帰直線から終端の推定値を求める終端推定処理
１４５０と、分割点と終端の推定値とを用いてパターン
を折れ線近似した時のベクトル系列を計算するベクトル
系列計算処理１４６０とから構成されている。

【００７６】まず、パターン分割処理１４１０において
は、入力パターンのデータｆ(ｔ)（ｔ＝−Ｔ，−Ｔ＋
１，…，０）に対し、フィルタ記憶部１３５５に記憶さ
れている特徴抽出フィルタＷ２(ｘ)を用いた積和計算

【００７７】

【数１０】

【００７８】により、現時刻の近傍における凹凸の度合
を示す特徴量ｇ２(０)を計算する。ここに、ａはフィル
タの拡がりを示す定数である。図１６（ａ）に示す入力
パターンの一例に対し、図１５に示す特徴抽出フィルタ
Ｗ２(ｘ)による積和計算を行なった結果、

【００７９】

【数１１】

【００８０】を満足する場合、ｔ＝−ｂ（ｂはフィルタ
によって定められる一定値）が新しい分割点となる。処
理ステップ１４２０により、新しい分割点が生成されな
かった場合は処理ステップ１４５０に進み、分割点が生
成された場合は処理ステップ１４３０に進む。

【００８１】推定処理１４３０においては、パターン分
割処理１４１０により得られた分割点τｐにおいて、フ
ィルタ記憶部１３５５に記憶されている特徴抽出フィル
タＷｋ(ｘ)（ｋ＝０，１，２）を用いた積和計算

【００８２】

【数１２】

【００８３】により、平均値を表わす特徴量ｇ０(τ
ｐ)，傾きを表わす特徴量ｇ１(τｐ)，凹凸を表わす特
徴量ｇ２(τｐ)を計算する。図１５に特徴抽出フィルタ
Ｗ０(ｘ)，Ｗ１(ｘ)，およびＷ２(ｘ)の例を示す。分割
点τｐにおけるパターンの推定値ｆｅ(τｐ)は、

【００８４】

【数１３】

【００８５】によって算出される。

【００８６】次に、終端推定処理１４４０においては、
入力パターンの終端の推定値を求める。推定処理１４３
０において求められた分割点の推定値（τｐ，ｆｅ(τ
ｐ)）を通る回帰直線を、

【００８７】

【数１４】

【００８８】により算出する。

【００８９】数１４にｔ＝０を代入することにより、入
力パターンの終端（ｔ＝０）の推定値ｆｅ(０)（＝ｈ
(０)）が求められる。

【００９０】ベクトル系列計算処理１４４０において
は、推定処理１４３０と終端推定処理１４３０において
得られる点列（τｐ，ｆｅ(τｐ)），（０，ｆｅ(０)）
から入力波形を近似するためのベクトル系列Ａｊ＝(Ｐ
ｊ，Ｑｊ）を、

【００９１】

【数１５】

【００９２】により求める。図１６（ｂ）に新しい分割
点τｐが生成された場合の点列の例から求められるベク
トル系列を示す。これらの各々のベクトルには図６に示
した標準ベクトルの内で最も近い（勾配が最も似てい
る）ベクトルの名称が付けられ、統合処理部１３６０に
送られる。

【００９３】次に、統合処理部１３６０における処理の
詳細を説明する。統合処理は、折れ線近似処理部１３５
０の結果、ベクトルの数が３個以上ある場合に、最新の
ベクトルより２つ前のベクトルに対して行なわれる。処
理の内容は、図７に示した処理と同一である。処理結果
の例を図１６（ｃ）に示す。

【００９４】辞書検索処理部１３７０の動作は図１の辞
書検索処理部１７０と同一であり、類似度計算処理部１
３８０の動作は図１の類似度１８０と同一である。得ら
れた記号の例を図１７に示す。

【００９５】メモリ１３９０に記憶された記号化結果
（事象名，類似度，尺度，一致したデータの区間）は、
通信装置１３１０を通じて他の情報処理システム等に送
信される。

【００９６】本実施例による記号化装置では、第１の実
施例と同様の効果はもちろん、処理が簡素であるため、
高速にデータの記号的な表現を得られるために、大量の
プロセスデータを安価な処理装置で処理できるという特
徴がある。

【００９７】記号化装置の実施例をよく理解し、その固
有の可能性と利点を評価するために、以下に、実施例が
実現されるために用いられる手法に対する簡単な数学的
背景および基礎を提示する。導入された式は、実施例の
機能の洞察も与えてくれる。

【００９８】フィルタ記憶部１５５または１３５５に記
憶され、折れ線近似処理部１５０または１３５０におい
て用いられる特徴抽出フィルタＷ０(ｘ)，Ｗ１(ｘ)，お
よびＷ２(ｘ)は、Ｗ０(ｘ)はパターンの平均的な値を求
めるフィルタ、Ｗ１(ｘ)は平均的な傾きを求めるフィル
タ、Ｗ２(ｘ)はパターンの平均的な凹凸を求めるフィル
タである。以下に、Ｗ０(ｘ)，Ｗ１(ｘ)，およびＷ２
(ｘ)の求め方を整理して示しておく。

【００９９】パターンデータの展開方法として、

【０１００】

【数１６】

【０１０１】で定義される多項式Ｈｍ(ｘ)を用いる。こ
こに、Ｅ(ｘ)は適当な微分可能関数であり、ａおよびｂ
は定義区間を示す定数である。このとき、

【０１０２】

【数１７】

【０１０３】とおくと、

【０１０４】

【数１８】

【０１０５】は、正規直交関数系を構成する。

【０１０６】正規直交関数系ψｍ(ｘ)をそのまま用い
て、時系列データｆ(ｔ)を時刻ｔの近傍で展開すると、
原データの良い近似を得るには高次の項まで求めておく
ことが必要となる。これを避けるために、時系列データ
を時刻ｔを中心として

【０１０７】

【数１９】

【０１０８】と変換して扱うことにする。

【０１０９】数１９に対し、数１８の直交関数系を用い
た展開を行なうと、

【０１１０】

【数２０】

【０１１１】となる。ここに展開係数ａｍ(ｔ)（ｍ＝
０，１，…，∞）は、

【０１１２】

【数２１】

【０１１３】により求められる。数１９および数２０よ
り、時系列データｆ(ｔ)は、時刻ｔの近傍で、

【０１１４】

【数２２】

【０１１５】と展開されたことになる。

【０１１６】微分可能関数Ｅ(ｘ)を、

【０１１７】

【数２３】

【０１１８】で表わされる指数関数とし、ｂ＝−ａとし
た場合、数１６よりＨｍ(ｘ)はｍ次のＨｅｒｍｉｔｅ多
項式となる。また、数２２より時系列データｆ(ｔ)は時
刻ｔの近傍で多項式に展開されたことになる。この時の
展開フィルタＷｍ(ｘ)は、数２２に数２１および数１８
を代入することにより、

【０１１９】

【数２４】

【０１２０】となることから、

【０１２１】

【数２５】

【０１２２】と表わされる。

【０１２３】数２５で表わされる特徴抽出フィルタによ
る多項式展開の結果を用いて、時刻ｔにおける時系列デ
ータ推定値ｆｅ(ｔ)を求める。数２２にｘ＝０を代入し
てｆｅ(ｔ)は、

【０１２４】

【数２６】

【０１２５】と求められる。

【０１２６】数２６による展開係数の２次の項ａ２(ｔ)
は、時刻ｔ近傍における時系列データの凹凸の状態を示
している。従って、時系列データｆ(ｔ)に対して、数２
４に従い２次の多項式の展開係数ａ２(ｔ)を求め、極値
を持つ時刻を抽出することにより、時系列データの勾配
が変化する時刻を得ることができる。

【０１２７】以下、類似度および尺度の求め方について
述べる。標準パターン記憶部１７５または１３７５に記
憶されている１つの記号のベクトル系列をＶｉ（ｉ＝
１，２，…，ｍ）、時系列データに含まれる対応候補の
ベクトル系列をＡｉ（ｉ＝１，２，…，ｍ）とする。標
準パターン記憶部１７５または１３７５に記憶されてい
るベクトル系列をＫ倍した時、両ベクトル系列の間の２
乗誤差Ｅは、

【０１２８】

【数２７】

【０１２９】と表わされる。まず、２乗誤差Ｅを最小と
する尺度Ｋを求める。数２７を展開すると、

【０１３０】

【数２８】

【０１３１】となる。ここに、（，）はベクトルの内積
を示す。数２８はＫに関する２次の係数が正の２次式で
あるから、２乗誤差Ｅの最小値を与える尺度Ｋは、

【０１３２】

【数２９】

【０１３３】より、

【０１３４】

【数３０】

【０１３５】と与えられる。その時の２乗誤差Ｅは、数
３０を数２８に代入して、

【０１３６】

【数３１】

【０１３７】で与えられる。数３１における２乗誤差Ｅ
を時系列パターンのベクトル系列に関して正規化する
と、

【０１３８】

【数３２】

【０１３９】となる。従って、尺度Ｋにより正規化され
た２乗誤差Ｅによる対応度合の評価指標を、数３２の第
２項の平方根を用いた類似度Ｓで定義する。

【０１４０】

【数３３】

【０１４１】数３２では、数３０による尺度Ｋが正の場
合でも負の場合でも２乗誤差Ｅは同じとなる。しかし、
時系列データに記号名称を与える場合、反転して一致す
る場合は類似度は小さくならなければならない。数３３
は、数３２の右辺第２項の平方根を考えることにより、
適正な類似度を得られるものとなっている。数３２で表
わされる類似度Ｓは、 −１．０≦Ｓ≦１．０を満足し、通常の相関係数とよく似た式の形をしてお
り、ベクトル系列間の相関係数と考えることができる。

【０１４２】以上、時系列データのベクトル系列と標準
パターンのベクトル系列が１対１に対応すると仮定し
て、類似度Ｓおよび尺度Ｋの式を求めた。一般には、標
準パターンのベクトル系列と時系列データのベクトル系
列との間で、１つのベクトルと複数のベクトルとが対応
する場合が生ずる。この場合は、数３３および数３０に
示した類似度Ｓおよび尺度Ｋを

【０１４３】

【数３４】

【０１４４】

【数３５】

【０１４５】と変形して用いる。ここに、標準パターン
のベクトルＶｊと対応するパターンデータのベクトル系
列をＡｉｊ（ｊ＝１，２，…，ｎｉ）としている。

【０１４６】本実施例による記号化方式は、時系列デー
タをベクトル系列に変換して扱うことにより、パターン
の位置ずれや形状の変化を考慮した照合を行なうことが
できるという特徴がある。

【０１４７】以下、本発明のプロセス運用支援システム
の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

【０１４８】図１８に、本発明のプロセス運用支援シス
テムの一実施例の構成を示す。本実施例は、プラントの
プロセス運用に適用される例である。

【０１４９】図１８に示されるプロセス運用支援システ
ムは、監視対象プラントの各種センサＳｎ等からプロセ
スデータを数値データとして時系列に取り込むプロセス
データ取り込み処理部１と、取り込まれたデータの特徴
について記号的に表現する記号化データを生成する記号
化処理部２と、この記号化処理の際に用いられる記号化
処理用辞書３と、記号化データを対応するプロセスデー
タ（数値データ）と共に時系列に格納する記号化データ
ヒストリカルファイル５およびそのための格納処理を行
う記号化データ格納処理部４と、記号化データヒストリ
カルファイル５に格納されている記号化データを対応す
るプロセスデータと共に複合的に表示させるデータ複合
表示処理部６と、上記記号化データの変化を検出してア
ラーム信号を出力するアラーム出力処理部２０と、一定
の場合にアラームが連鎖しないように抑止処理を行うア
ラーム抑止処理部１６と、上記複合表示、アラーム出力
等の情報出力およびシステムに対する指示等の入力を行
うためのマンマシン装置１０とを備える。

【０１５０】また、本実施例のプロセス運用支援システ
ムは、プラント制御装置（後述する）に対して曖昧さを
含む表現でプラントの制御を指示する記号化操作指示部
（現状よりもう少し変化させるという、曖昧さを含む量
を変化させることをボタン操作で指示するので、“もう
ちょっとボタン”と表現することもある）８と、該記号
化操作指示部８からの指示を受け付ける記号化操作指示
受付処理部９と、記号化操作指示データを数値データに
逆変換する記号化逆変換処理部１１と、マンマシン装置
１０を用いたオペレータの手動操作を受け付ける手動操
作受付処理部１９とを備える。

【０１５１】さらに、手動操作の内容を記号化する手動
操作記号化処理部１８と、上記記号化操作指示および記
号化された手動操作内容を経時的に格納すると共に、操
作の内容とプロセスの状態を示す記号化データとの因果
関係を示すデータを格納する記号化操作来歴ファイル１
３と、手動操作が行われたとき、その操作内容に因果関
係を持つ記号化データを検索して、現在のプロセスの状
態を表わす記号化データとの比較を行い、現在のプロセ
スの状態が手動操作によるものであるか否かの判定を行
なってアラーム抑止処理部１６にアラーム抑止信号を出
力する手動操作配慮診断部１４と、指定された記号化デ
ータと類似するパターンを有する記号化データを、蓄積
されている現在から過去のデータの中から検索する類似
パターン検索処理部７と、本実施例で得られる記号化デ
ータを用いて、知識処理における推論の起動を行う時系
列データサポート推論部１５とを備える。

【０１５２】なお、本実施例では、プロセスデータに基
づいて、プロセスを制御する操作量を演算する制御演算
処理部１７と、この演算結果に基づいて、操作対象に制
御データを送ると共に、上記記号逆変換処理部１１の出
力または手動操作受付処理部１９の出力に基づく制御デ
ータを対応する操作対象に送る制御データ出力処理部１
２とを備える。これらは、支援システムとは切り離し
て、コントローラとして別に設けることもできる。ま
た、コントローラを有するプラント運転システムでは、
このコントローラに、制御演算処理部１７と、制御デー
タ出力処理部１２とを設けるようにしてもよい。さら
に、本実施例のプロセス運用支援システムを、プラント
のコントローラ等の制御システムに組み込んでもよい。

【０１５３】記号化処理部２および記号化用辞書は、記
号化処理手段を構成し、これは、前述した図１３に示す
システムと同様に構成される。ここでは、独立のシステ
ムではなく、運用支援システム内に構築される。

【０１５４】マンマシン装置１０は、ＣＲＴディスプレ
イ１０ａと、タッチパネル１０ｂと、キーボード１０ｃ
とを有する。また、このマンマシン装置１０と、記号化
操作指示部８とで、入出力手段が構成される。

【０１５５】図１９に、図１８に示すプロセス運用支援
システムを構成するハードウエアのシステム構成の概要
を示す。図１９に示すように、本実施例は、マンマシン
装置１０と、各種処理を実行して、本発明の種々の手段
を実現するＣＰＵ（中央処理装置）２０と、記号化用辞
書３、記号化データヒストリカルファイル５、記号化操
作来歴ファイル１３等のデータ格納と、ＣＰＵ２０のプ
ログラムの格納を行うファイル装置２１と、ＣＰＵ２０
とプラントとのデータの入出力を行うプロセス入出力装
置２２とをハードウエアとして備える。ファイル装置２
１は、主記憶装置と、補助記憶装置とからなる。

【０１５６】次に、本実施例の作用について各機能毎に
説明する。

【０１５７】（１）記号化処理プラントの各種センサＳｎからのデータは、プロセスデ
ータ取り込み処理部１にて取り込まれる。プロセスデー
タ取り込み処理部１は、一定のサンプリング周期でデー
タの収集を行うと共に、データの一定期間の保存を行な
う。ここで、プロセスデータは、時系列データとなり、
記号化処理部２へ入力される。記号化処理部２は、入力
データのベクトル情報を、前述の図１３に示す記号化装
置における折れ線近似処理によって生成し、生成された
ベクトル情報を標準パターンとして数多く用意されてい
る記号化処理用辞書３内の辞書と比較し、最も類似度の
高い記号化データを出力する。

【０１５８】ちなみに記号の例としては、上昇、下降、
ステップ上昇、急上昇、ゆるやかな上昇、パルス等があ
るが、これはどのような名前（記号）を付けてもかまわ
ない。つまり、ここでの記号は、人間がこの記号を聞く
／見ることによって、その意味が理解できればよいので
ある。

【０１５９】また、記号化処理用時書３は、記号化デー
タである文字列を直接テーブルの形で記憶するようにす
ることができる。また、単に、文字列をコードとして記
憶しておき、このコードと、記号化データを対応付ける
テーブルを別途設ける構成としてもよい。

【０１６０】記号化処理の入力データである時系列デー
タをベクトル情報に変換する場合、上述した換算係数と
して、図２０に示すような時間スケールとデータサイズ
という２つのパラメータが、プロセスデータ毎に必要と
なる。つまり、プロセスデータの種類（例えば、温度デ
ータ、流量データ、圧力データ等）反応や応答速度が異
なるため、温度データのように応答速度が遅いもの（な
かなか変化しないもの）は、時間スケールを大きくし、
ベクトル情報を時間スケールに対し、疎にしたり、流量
や圧力データは応答速度が速いため、時間スケールを小
さくし、ベクトル情報を時間スケールに対して密にした
りすることで、変化の遅い（少ない）データや変化の速
い（多い）データに対して的確な記号が付けられるよう
にするために用いられている。

【０１６１】図２１に記号化変換用パラメータの適用例
を示す。同図（ａ）の場合、時間スケールが小さいた
め、ほんのわずかな変化（動き）も、ベクトル情報とし
て現われる。一方、同図（ｂ）の場合、時間スケールが
大きいため、データがかなり大きく変動していても、ベ
クトル情報としては変化が少なくなっている。このよう
に、監視したいデータの性質によってこのパラメータを
決定することで、適切な記号を出力するのである。

【０１６２】（２）アラーム出力処理上記処理（１）によって得られた記号化データは、アラ
ーム出力処理部２０へと流れる。アラーム出力処理部２
０は、各種入力データに対する記号化データが、前回の
収集タイミングで得られた記号データと異なる場合、プ
ラント状態に変化があったものとして、アラーム抑止処
理部１６へと流れ、最終的にはマンマシン装置１０によ
ってオペレータに知らせる。

【０１６３】次に、アラーム処理内容とデータ構造につ
いて図２２を参照して説明する。図２２の（ａ）に示す
処理は、周期的に実行され、記号化データ変換個数分ル
ープすることで１回の処理となる。処理の内容は、ま
ず、入力データ毎に最新の記号化データの取り出しと、
前回（１回前）の本処理結果で求まる前回記号化データ
を取り出す処理を行なう（ステップ２２０１〜２２０
３）。この後、前者と後者の比較を実施し（ステップ２
２０４）、前者と後者の記号化データが異なる場合の
み、アラームの連鎖的発生を抑止するため、アラーム抑
止処理部１６に情報を渡し、最新取り込みの記号化デー
タを前回値としてテーブル（図２２（ｂ））に格納する
（ステップ２２０５，２２０６）。

【０１６４】ここで、アラーム出力処理におけるアラー
ム表示例について、図２３を参照して説明する。

【０１６５】（ａ）データ名（Ｆ１０２４）と記号デー
タ（ハンチング）を文字としてディスプレイ１０ａに表
示する。

【０１６６】（ｂ）記号データを絵表示（シンボル）で
表わし、ディスプレイ１０ａにおいて、発生時刻と、シ
ンボルの下にデータ名（Ｆ１０１１，Ｑ３１１１…）と
を表示する。シンボルは、予め辞書に登録されているも
の全てが準備されており、アラーム発生時に該当するシ
ンボルとデータ名が表示される。

【０１６７】（ｃ）アラームが発生すると、アラーム発
生したことを表わすシンボルがブリンクしているシンボ
ルをポインティングすることで、アラーム発生状況を詳
細に示すウィンドウが表示される。ウィンドウには、記
号データを意味するシンボルと、各記号データ毎に時系
列順に並べられた発生データ名が表示される。ポインテ
ィングは、例えば、タッチパネル１０ｂの該当箇所を指
で触れればよい。

【０１６８】（ｄ）上記（ａ）を時系列順に最新のアラ
ームを順番に表示する。

【０１６９】この処理により、オペレータは、入力デー
タの詳細データを、マンマシン装置１０において常に監
視することなく、プラント状態の変化を知ることができ
る。これは、従来のシステムが、プロセスデータの上下
限アラームなど、明らかに異常が検出された場合のみ、
オペレータに知らせていたものに比べ、大きく情報サー
ビスを向上させたものとしている。

【０１７０】（３）記号化データのデータベース構築上記（１）の記号化処理によって出力された記号化デー
タは、記号化ヒストリカルファイル５に格納される。こ
の記号化ヒストリカルファイル５は、記号化データに入
力データ（数値データ）情報を加え、時系列データファ
イルとして、その時刻における入力数値データと記号化
データを収集して蓄積する。この格納処理は、記号化デ
ータ格納処理部４によって以下に述べるようにして実行
される。

【０１７１】図２４に示すヒストリカルファイル収集手
順の処理は、周期的に実行される。まず、入力データ個
数分ループし（ステップ２４０１）、入力データ種別毎
に、その時（本処理実行時）の記号化データと数値デー
タとを取り出し（ステップ２４０２，２４０３）、記号
化ヒストリカルファイル５に格納する（ステップ２４０
４）。

【０１７２】このように、記号化データ格納処理部４に
よって、記号化データおよび数値データを記号化データ
ヒストリカルファイル５に格納することよって、以下に
述べる種々の機能が実現可能となる。

【０１７３】図２６に、記号化データヒストリカルファ
イル構成の一例を示す。同図の例では、対をなす数値と
記号化データとが、１分間隔で時系列に格納されてい
る。

【０１７４】（４）プラントデータ・記号化データ複合
表示機能データ複合表示処理部６は、この記号化ヒストリカルフ
ァイル情報をマンマシン装置１０に出力するものであ
る。この表示例を図２８に示す。このように表示するこ
とによって、記号化処理辞書３の登録時においては、実データの波
形と記号化処理結果が一目で確認できることから、記号
化処理辞書登録のパラメータチューニング画面として機
能させることができる。

【０１７５】通常、運用時においては、プラントの動
きを、トレンドグラフのみだけではなく、記号（言葉）
として確認することが可能なため、オペレータの状況認
識率が向上する。

【０１７６】このデータ複合表示処理部６の動作につい
て、図２７を参照して説明する。本処理部６は、マンマ
シン装置１０のキーボード１０ｃのファンクションキー
または画面内のソフトファンクションキーを押下または
ポインティングすることにより起動される。起動される
と、まず、表示したいデータ名をオペレータに入力させ
るための画面をディスプレイ１０ａに表示し、オペレー
タからの入力を受け付ける（ステップ２７０１）。入力
されたデータが予め記号化データファイル５に登録され
ておれば、表示開始時刻を入力させる画面（ステップ２
７０１の画面と共通でもよい）をディスプレイ１０ａに
表示し、オペレータから入力を受け付ける（ステップ２
７０２）。表示開始時刻が入力されれば、該当する時刻
の記号化データが記号化データヒストリカルファイル５
内に存在していることを確認し、表示可能な区間（規定
時間）の時系列データ（数値）をトレンドグラフとして
ディスプレイ１０ａに表示し、さらに、この時刻に付け
られた記号化データを表示する（ステップ２７０３，２
７０４）。また、時刻が入力されずに実行キーが押下さ
れた場合は、現在時刻をグラフの右端とするような表示
可能な規定時間を過去にさかのぼって時系列データと記
号データを表示するものである。

【０１７７】図２８は、この表示の一例であって、時系
列データと記号化データをこのように表示することによ
り、複数のデータを同一時間軸上で参照することが可能
となる。このため、データ種別間の状態を容易に把握す
ることができるようになる。

【０１７８】また、現在を含む一定の時間範囲内の記号
化データを、一定周期で画面を更新して表示するモード
を設けてもよい。このモードで運用される場合は、自動
的に最新データを含む近い過去のデータが表示される。
この場合、このモードの運用は、特別の指示があれば解
除され、オペレータの指示の基づく処理が終了した後、
自動的にまたは指示により、復帰するようにしてもよ
い。

【０１７９】（５）類似パターン検索処理類似パターン検索処理は、図２９に示すように、類似パ
ターン検索処理部７によって行なわれる。まず、上述し
た複合表示処理によって、マンマシン装置１０のディス
プレイ１０ａに、検索したい基データとなるプラントデ
ータ・記号化データ複合表示画面を出力させる。そこ
で、マンマシン装置１０のキーボード１０ｃから、類似
パターン検索を要求することによって、類似パターン検
索処理部７が作動する（ステップ２９０１）。

【０１８０】類似パターン検索処理部７は、現在表示さ
れているデータ名と現在表示されている区間時間の記号
化データを収集する（ステップ２９０２）。図２５に示
される表示を例とするならば、「上昇」−「下降」−
「急上昇」−「一定」−「急下降」の連続した記号デー
タが該当する。この連続した記号化データを、前述の記
号化ヒストリカルファイル５の同一データで、かつ、現
在より過去にさかのぼって順次検索をして行く（ステッ
プ２９０３）。検索元の連続した記号データが見つかる
まで、記号化ヒストリカルファイル５の検索を進めて行
き、同一の連続記号化データを探す（ステップ２９０
４）。

【０１８１】検索データが存在する場合、その時のトレ
ンドグラフを表示するために、連続記号データの始まり
時間と終了時間とその区間の数値データを記号化ヒスト
リカルファイル５から読み出し（ステップ２９０５）、
前述のプラントデータ・記号化データ複合表示画面へさ
らに重ね書きする（ステップ２９０６）。この表示例を
図３０に示す。

【０１８２】また、検索結果が複数区間で存在する場
合、複数区間の各連続記号データの類似度および時間フ
ァクタによって最も検索元データに近いデータを表示す
る。例えば、図３１に示すように、検索元の連続記号デ
ータを「上昇」−「下降」−「急上昇」としたとき、こ
の時の類似度を０.８，０.５，０.７、時間ファクタを
開始時刻ｔｓ、終了時刻をｔｅとする時、検索結果の連
続記号データは、もちろん「上昇」−「下降」−「急上
昇」であるが、結果１の類似度を０.５，０.３，０.
２、結果２の類似度を０.７，０.４，０.８であった場
合、検索元データの類似度との差分の絶対値の総和、つ
まりこの例では、結果１＝１０.８−０.５１＋１０.５−０.３１＋１０.
７−０.２１＝１.０結果２＝１０.８−０.７１＋１０.５−０.４１＋１０.
７−０.８１＝０.３となり、結果２を優先することになる。

【０１８３】また、上記計算値が許容範囲内に近い場合
は、時間ファクタによる優先度決定となる。この場合、
結果１の区間時間と結果２の区間時間が、検索元のｔｅ
−ｔｓに最も近いものが選ばれる。

【０１８４】類似パターンが複数ある場合の処理は、図
３２に示すように行なわれる。すなわち、類似パターン
検索処理部７は、表示データ名称、表示連続記号デー
タ、表示開始時刻および表示終了時刻を収集し（ステッ
プ３２０１）、かつ、記号化ヒストリカルファイル検索
／判定情報を収集する（ステップ３２０２）。ここで、
複数の類似パターンがあるか否か判定する（ステップ３
２０３）。

【０１８５】複数の検索結果がある場合、検索元類似度
と比較して、許容範囲以上であるか否か判定する（ステ
ップ３２０４）。許容範囲内であれば、検索元終了時刻
−開始時刻に近い結果を選ぶ（ステップ３２０５）。そ
して、選択されたものをマンマシン装置１０に出力する
（ステップ３２０６）。

【０１８６】上記ステップ３２０３において、複数の検
索結果がある場合、および、ステップ３２０４で、許容
範囲以上である場合、ステップ３２０６にジャンプし
て、結果をマンマシン装置１０に出力する。

【０１８７】次に、類似パターン検索表示の応用例を図
３３に示す。図３３では、データ名Ｆ１０００の検索元
データおよびその記号化データと、検索結果の時系列デ
ータおよびその記号化データとを重ね合わせて、ディス
プレイ１０ａの画面の上段のグラフに表示している。ま
た、２段目以下は、Ｆ１０００に因果関係を持つ関連性
の高い時系列データを複数個表示している。これは、検
索元データに類似する過去データを探す際に、検索結果
の時刻に対応する関連データをも検索して、その表示を
行なっているものである。つまり、画面には、データ名
Ｆ１０００について、検索元のデータおよび検索された
類似データと、この類似データと同一時刻の関連データ
（Ｆ１１１１，Ｆ１１１２，Ｆ１１１３…）の時系列デ
ータとが表示される。

【０１８８】また、本処理において検索された結果は、
マンマシン装置１０によって表示される。この場合、検
索区間＋αの区間情報を検索結果として検索要求時の画
面に重ね合わせることにより、検索元データのトレンド
傾向予測が簡単に可能になる。

【０１８９】（６）記号化操作指示（もうちょっとボタ
ン）機能もうちょっとボタン８と記号化操作指示受付処理９の機
能について、図３４に基づいて説明する。もうちょっと
ボタン８は、マンマシン装置１０の操作部に位置付けら
れる。この操作部は、例えば、キーボード１０ｃの機械
的な押しボタンでも、ディスプレイ１０ｃ上に表示され
たソフトキーでもよい。すなわち、ボタンを操作するこ
とによって、記号化操作指示受付処理部９に要求として
入れればよい。

【０１９０】もうちょっとボタン８は、例えば、図３４
に示すように、「急上昇」、「少し増加」、「ステップ
上昇」…に対応して、８ａ〜８ｆがある。これらのボタ
ン８ａ〜８ｆは、あるデータに対する操作機能を示す。
例えば、「急上昇」ボタン８ａをＴ１００１の温度設定
値に用いると、「温度よ、もうちょっと急上昇してく
れ」という指示を与える機能となる。

【０１９１】もうちょっとボタン８ａ〜８ｆのそれぞれ
の操作例と、その時の対象操作データの動きについて図
３４に示す。図３４の上段には、マンマシン装置１０よ
り操作されたボタン８ａ〜８ｆの種類が書かれている。
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対象データが温度設定値、流
量設定値、流量制御出力値の時の例を記す。ここでは、
１種類のボタンが、いくつもの複数のデータを同時に操
作することを示すものではない。この図は、同一のボタ
ンでも、対象データが異なると、その記号の意味が変わ
り、波形が異なっていることを示す。

【０１９２】もうちょっとボタン８の操作処理は、記号
逆変換処理部１１によって実現する。記号逆変換処理部
１１は、上記記号化処理部２とは逆の働きを行なうもの
であって、入力に記号化データを与えることにより、出
力に時系列データを出力するものである。逆変換処理に
際しては、記号化処理辞書３が用いられる。つまり、記
号とベクトル情報、時間スケールおよびデータサイズを
用いて、記号データをベクトル情報に変換し、さらに、
ベクトル情報を時系列データに変換が可能となる。すな
わち、この記号逆変換処理部１１に対して、例えば、記
号化データ「急上昇」とデータ名称Ｆ１２０１ＭＶを与
えることによって、該当データの「急上昇」を時系列デ
ータに置き換えることができる。

【０１９３】次に、図３５を参照して、記号逆変換処理
手順について説明する。ここでは、データ名Ｆ１２０１
を対象に、図３４に示す「少し上昇」のもうちょっとボ
タン８ｂを押した時を例として説明する。

【０１９４】記号逆変換処理部１１は、まず、「少し上
昇」という記号化データよりベクトル情報を取り出し、
Ｆ１２０１より各種パラメータ（データサイズ、時間ス
ケール）を辞書より取り出す（ステップ３５０１）。取
り出したデータを同図に示すように処理し、ベクトル情
報を基に、変更量（＝データサイズ×標準値）と操作周
期（＝時間スケール×標準周期）を求める（ステップ３
５０２，３５０３）。

【０１９５】対象データへの最初の操作は、本処理の実
行時の現在値に上記変更量を加えたものになる（ステッ
プ３５０４）。次に、操作周期として計算値（時間）が
経過するまで待ち処理となる。次は、２回目の操作とし
て１回目の操作周期時間が経過した時の現在値を取り出
し、変更量を加え、対象データに操作することで２回目
の操作が終わる。これをベクトル情報のベクトル数分行
なう（ステップ３５０５）。

【０１９６】この置換された時系列データを時間スケー
ルに合わせて、制御データ出力処理部１２に与えること
によって、変換処理で得られた時系列データと同じ挙動
を対象プロセスに与えることができる。また、プラント
出力に対する誤操作に対しても、記号化処理部２による
順変換が保証されている限り、この保証の範囲の出力値
であることより、オペレータは、操作に対する度合を気
にすることなく、プラント操作が可能となる。

【０１９７】また、前述の例では、ボタン種別とデータ
名称の２パラメータを与えることで説明をしてきたが、
マンマシン装置１０のディスプレイ１０ａに表示される
ソフトキーで行なわせることにより、データ名称やもう
ちょっとボタンは、オペレーションによって操作の負担
の軽減化が図れる。

【０１９８】もうちょっとボタンのマンマシン操作処理
例について説明する。

【０１９９】（ｉ）ソフトウェアによるもうちょっとボ
タンでは、もうちょっとボタンは、マンマシン装置１０
のディスプレイ１０ａ内に表示される。もうちょっとボ
タンは、画面内ウィンドウ１０ｗ内にもうちょっとボタ
ン群８ｇとして表示される。ここで表示される各ボタン
８は、予め記号化データ辞書３に登録されているもので
あり、記号逆変換処理部１１により、逆変換データを生
成できるものである。画面のベース画面１０ｄは、プロ
セスデータの状態をリアルタイムに表示することが可能
なリアルタイムトレンド画面である。

【０２００】このソフトウェアによるもうちょっとボタ
ン８の操作は、次のように行なう。まず、ウィンドウ１
０ｗ内に表示されているもうちょっとボタン８をポイン
ティング操作により起動する。操作対象は、ウィンドウ
１０ｗが表示されているベース画面１０ｄに表示されて
いるデータであり、操作種別としては、操作量もしくは
設定値に対してもうちょっとボタン機能が働く。操作量
と設定値のどちらを操作するかは、予め画面表示要求時
に選択しておく必要がある。また、もうちょっとボタン
８の効果は、データ種別の瞬時値によって確認すること
ができる。

【０２０１】図３６は、Ｆ１０００のデータのＭＶ（操
作量）に対して、もうちょっとボタン８ｉを働かせて、
その効果をＰＶ（瞬時値）で確認している状態を示す。

【０２０２】（ii）ハードウェアによるもうちょっとボ
タンでは、もうちょっとボタンはキーボード１０ｃ内の
ファンクションキーに割り付けられている。このボタン
も、誤操作を防止するため、図３４に示すようなチュー
ニング画面と組み合わせて操作すべきである。操作した
いデータをチューニング画面として表示しておき、キー
ボード１０ｃ内のファンクションキー、すなわち、もう
ちょっとボタンを操作する。機能としては、前述のソフ
トウェアのもうちょっとボタンと同一である。

【０２０３】（７）手動操作配慮診断手動操作配慮診断部１４は、オペレータがマンマシン装
置１０を介してプラントへの操作要求を行なう際、その
時の情報を記号化データとして記号化操作来歴ファイル
１３として蓄えることによって実現される機能である。
オペレータのプラントへの操作要求手段として、前述の
もうちょっとボタン８による操作と、従来と同じ、数値
変更による手段の２種類の方法が存在する。後者の数値
変更によるプラント操作は、アナログ的に時系列でプロ
セスを変化させるため、時系列データをそのまま扱うの
には、データ量が増大する。このため、手動操作受付処
理部１９と手動操作記号化処理部１８によって、どのよ
うにオペレータが操作したのかを記号化データに変換す
ることを考え、変換後の記号化データを取り扱うことに
よって、情報量の軽減化を図るものである。前者のもう
ちょっとボタン８は、予め記号化データを取り扱うの
で、特に問題なく使用することができる。

【０２０４】このようにして得られるオペレータのプラ
ントに対する記号化操作情報の蓄積は、入力データの記
号化情報との混在を避けるため、新たなデータベースと
して記号化操作来歴ファイル１３を設けることにより分
離を図っている。

【０２０５】手動操作記号化処理部１８について、図３
７を参照して説明する。本処理は、手動操作受付処理部
１９の割込み実行によって起動される。今、操作オペレ
ーションを実行しているデータ名を収集した後（ステッ
プ３７０１）、対象データの操作オペレーション実行中
か否か監視し（ステップ３７０２）、実行中であれば、
該当データの時系列データ収集と、記号化処理と、操作
オペレーションが終わるまで監視し続けるものである。

【０２０６】図３８に手動操作記号化処理部１８と記号
化操作指示受付処理部９によって得られた記号化操作来
歴ファイル（手動データヒストリカルファイル）１３の
例を示す。本ファイル１３は、時系列的な構造を持ち、
手動操作記号化処理部１８と記号化操作指示受付処理部
９とから得られる記号化データの内容が格納されてい
る。この例では、０時５分にＦ１２０１ＳＶを「上昇」
させている。あとは、無操作となる。

【０２０７】図３９に、手動操作配慮診断処理手順を記
す。手動操作配慮診断部１４は、予めオペレータ操作と
入力データとの因果関係を登録することにより、ある操
作を行なった場合、特定の入力データの状態変化を報告
しないことができる。例えば、オペレータ操作情報の記
号データとして、Ｆ１２０１のＳＶが、「上昇」、「ゆ
っくり上昇」、「急上昇」のとき、入力データの記号デ
ータがＦ１２０１のＰＶまたはＭＶが、「上昇」、「ゆ
っくり上昇」、「急上昇」ならば、状態報告しないとい
う具合である。この因果関係の登録は、例えば、記号化
操作来歴ファイル１３に格納することにより行なう。な
お、この登録は、記号化データヒストリカルファイル５
を用いて行なってもよい。また、専用のファイル、例え
ば、手動操作因果関係ファイルを用意して、それに対し
て行なってもよい。

【０２０８】次に、手動操作配慮診断部１４は、図３９
に示すように、まず、記号化処理部２から現在のプラン
トの状態を示す記号化データを取り込み、プラントの状
態の変化を検出する（ステップ３９０１）。

【０２０９】次に、今回の手動操作を記号化したデータ
と、これに関連する手動操作があるか否かを判定する
（ステップ３９０２）。すなわち、記号化操作来歴ファ
イル１３から今回の手動操作の記号化データと、これに
因果関係を有するプラント情報の記号化データを読み出
し、これと、プラントから現在入力しているデータの記
号化データとを比較する。現在のデータの変化パターン
が手動操作に対して因果関係を持つものであれば、プラ
ントの現在の状態変化は、予想されるものであるから、
状態変化の報告を省略させるべく、アラーム抑止処理部
１６に対して、アラームの抑止を指令する。

【０２１０】一方、現在のプラントの状態を表わす記号
化データの変化が、手動操作と因果関係を持つデータの
変化と一致しない場合、この状態変化を報告させる（ス
テップ３９０３）。すなわち、アラームの抑止を指令し
ない。

【０２１１】次に、手動操作配慮診断部１４の診断結果
について、そのマンマシン出力例を図４０に示す。ただ
し、手動操作配慮診断結果は、アラーム抑止処理部１６
に与えられ、アラーム情報としてオペレータへ報告され
る。図４０は、手動操作配慮診断で用いる入力データを
トレンドグラフと記号化データの複合表示を行なう場合
の例である。本例を用いることにより、オペレータに報
告を必要としない時間（状態）がどこで発生しているか
が一目で確認可能である。

【０２１２】この手動操作配慮診断は、前述の類似パタ
ーン検索と組み合わせて行なうことができる。すなわ
ち、検索対象を記号化ヒストリカルファイル５と記号化
操作来歴ファイル１３の２つを対象とすることで、オペ
レータ操作を伴う類似データの検索および教示が可能と
なる。これは、将来データの予測に加え、過去の操作事
例情報をオペレータへの操作ガイドとして提供すること
ができる。

【０２１３】この機能は、経験の少ないオペレータや、
大規模プラント等による監視範囲の大きいオペレータに
とって、非常に有効であると言える。

【０２１４】（８）時系列データサポート推論時系列データサポート推論部１５は、図４１に示す如
く、知識処理における推論の起動をサポートするもので
ある。従来の推論起動方式は、入力データの数値がある
規定値（図中では例として上限値）を越えた場合のみに
推論起動することができた。しかしながら、この従来の
方法は、数値データと規定値による比較判定処理で行な
うことより、規定値の種類も数限られていた。規定値と
しては、例えば、上限値、上上限値、変化率、偏差、下
限値、下下限値等である。

【０２１５】そこで本実施例では、記号化データの変化
状況による推論起動を行なわせるために、本機能の時系
列サポート推論機能を備える。これにより、記号と記号
の変化状況で推論が起動できるため、様々な状況に見合
った推論を実行させることが可能になり、推論内容もプ
ロセス状況をしぼった状況を想定できるので、従来より
ルール記述量が軽減できる。

【０２１６】図４２，図４３は、推論起動テーブルと推
論起動監視手順を示す。例えば、図４２の推論起動テー
ブルでは、「Ｆ１２０１ＰＶ」というデータが「一定」
から「急上昇」へ記号化データが変化したときを推論の
起動要因とし、その時は推論No１を起動する。ここでい
う推論には種々の推論が含まれる。例えば、後述の連鎖
発生アラーム抑止推論がある。また、本実施例では具体
的には開示されないが、故障診断推論、予測推論、スケ
ジュリング等が挙げられる。

【０２１７】また、図４３の推論起動監視は、記号変化
による割込みによって処理が始まる。割込みを出した記
号変化パターンと登録テーブル内の記号化データの変化
パターンが一致するか否かを調べ（ステップ４３０
１）、一致した場合、データ名が一致しているかを監視
し（ステップ４３０２）、データ名が同じであれば、推
論起動要求を発行する（ステップ４３０３）。

【０２１８】また、本実施例では、プラントの状態およ
び手動操作の内容が、それぞれ記号化されて、記号化ヒ
ストリカルファイル５や、記号化操作来歴ファイル１３
に格納されているので、知識処理における推論の過程で
これらの情報が収集可能となり、推論のデータとして記
号データがそのままルール内で使用することができる。

【０２１９】知識内ルール表現について、例を挙げると１Ｆ（Ｐ１００１の＠測定値が急上昇であ
る）（Ｆ１００１の＠測定値が発散である）ＴＨＥＮバルブ１０が異常。

【０２２０】または、と言うように記号化ヒストリカルデータの記号を１Ｆ条
件項に記述する。

【０２２１】これにより、従来のルール記述方法に比
べ、ヒストリカルデータの波形認識が、パターン認識であ
るため、人間が通常認識している言葉を記号化データと
して用いることができ、その記号をルール内に直接記述
することが可能となる。

【０２２２】従来の数学的数値解析を用いないため、
わずらわしい解析パラメータのチューニングが不必要に
なる。

【０２２３】（９）連鎖発生アラーム抑止処理アラーム抑止処理部１６は、オペレータの操作に伴い、
操作することによって必然的に出されてしまう警報や、
プラント運転上の知識より連鎖的に発生してしまう様々
な警報を、記号化データを監視しながら抑止していくも
のであり、その実現方法として、２通りが挙げられる。

【０２２４】第１は、図４４のように、知識処理を用い
て、推論内で記号化データを参照しつつ、条件にあては
まる状況になった時に、アラームを抑止する方法であ
る。ここでは知識ベース内に、ルール知識として、記号
化データを用いた次のようなルールが登録されているも
のとする。

【０２２５】１Ｆ（Ｐ１００１の＠測定値が上
昇中である）（Ｆ１００２の＠測定値が上昇中である）（Ｆ１００２の＠ＳＶ操作が有である）（Ｆ１００２の＠ＳＶ操作経過時間が３０以
下である）ＴＨＥＮＴ１００２の上限警報抑止。

【０２２６】このルールは、プロセスデータの変化状況
とオペレータによるデータ操作情報を用いるものである
が、リアルタイムで変換される記号化データのうち、Ｐ
１００１、Ｆ１００２のトレンド変化波形を参照し、そ
のデータのどちらもが上昇波形であり、Ｆ１００２につ
いては、３０秒以内にオペレータ操作によって、ＳＶ値
変更がなされていた場合には、Ｔ１００２のデータが、
上昇し上限警報が発生する恐れがあるために、予めＴ１
００２の上限警報設定値によるアラームを止めようとす
るものである。

【０２２７】このように、従来の経験から予想されるプ
ロセスデータの変化を、ルール中の１Ｆ条件項に記述す
る。記述可能なものとしては、記号化処理部２で記号化
処理を実施するプロセスデータとその記号データ、オペ
レータ操作情報とその操作からの経過時間、プラントデ
ータの瞬時値等がある。また、ＴＨＥＮ項には、プロセ
スデータ名称と、警報種別、抑止／回復等の処理モード
を記述する。

【０２２８】ルールにおけるＴＨＥＮ部は、そのルール
が実行されることによって、記述されている内容の処理
が行なわれるが、実際には、制御演算装置のプロセスデ
ータ定義情報テーブルのアラームサブレス機能をＯＮに
するものである。

【０２２９】第２は、図４５，図４６によるデシジョン
テーブルによる記号化データの組合せによる監視であ
る。

【０２３０】図４５は、フィードバックループの診断例
に基づく診断テーブルである。フィードバックループの
場合、設定値、操作量、測定値の３つのデータ間で因果
関係がある。同図に示すケース１〜３における３つのデ
ータ間の関係は正常であるが、ケース４，５は、フィー
ドバック制御の原理から考えても存在しない関係とな
る。このように、データの値（記号化データ）をテーブ
ルとしておくことで、設定値を変更した時や、操作量を
変化させた時に、他のデータの推移によって発生するア
ラームを抑止するものである。

【０２３１】図４６のプラント構成に基づく診断につい
ても、これと同じである。ただ、この場合、ケース１〜
３のような正常動作とケース４，５の異常動作について
記述する。これにより、正常動作の場合はアラーム抑止
を、異常動作の場合は異常アラームを出力することもで
きる。

【０２３２】このようにアラーム抑止を行なうことによ
り、当然発生しうるアラームや、状態変化をオペレータ
に知らせることなく、正常運転を続行させることが可能
になり、プラントの安定稼動とオペレータの負担低減を
同時に実現することができる。

【０２３３】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。この実施例は、分散処理型のプロセス運用支援シス
テムを、プラントの運転支援に適用する例に関するもの
である。上述した実施例では、計算機１台を対象とした
機能集中型のプロセス運用支援システムの実施例を示し
た。しかし、本発明は、これに限定されない。例えば、
図４７に示すような分散型ＣＰＵによるプロセス運用支
援システムとすることもできる。次に、この例について
説明する。

【０２３４】図４７に示すシステムでは、制御処理を主
な業務とする複数台のコントロール装置２４と、マンマ
シン処理業務を主とするマンマシンコントロール装置２
５とがネットワーク２３で結合されている。分散型シス
テムの主な目的は、機能分散によるＣＰＵ負荷の低減、
すなわち、ＣＰＵ負荷低減による処理規模の拡大が挙げ
られる。

【０２３５】図４８に、分散処理型のプラント運転支援
システムの構成の一例を示す。同図の例では、１台のコ
ントロール装置２４とマンマシンコントロール装置２５
とが接続されている状態を示す。

【０２３６】同図において、コントロール装置は、プロ
セスデータ取り込み処理部１と、制御演算処理部１７
と、制御データ出力処理部１２と、記号化処理部２と、
記号化処理用辞書３と、記号化データ格納部４と、記号
逆変換処理部１１と、時系列データサポート推論部１５
とを備える。

【０２３７】また、マンマシンコントロール装置２５
は、記号化データヒストリカルファイル５と、データ複
合表示処理部６と、類似パターン検索処理部７と、アラ
ーム出力処理部２０と、アラーム抑止処理部１６と、記
号化操作指示受付処理部９と、手動操作受付処理部１９
と、手動操作記号化処理部１８と、記号化操作来歴ファ
イル１３と、手動操作配慮診断部１４とを備える。この
マンマシンコントロール装置２５に、マンマシン装置１
０と、記号化操作指示部（もうちょっとボタン）８とが
接続される。

【０２３８】上記したコントロール装置２４およびマン
マシンコントロール装置２５の各要素は、上述した図１
８に示すシステムと同様である。従って、それらについ
ての構成および作用の説明は省略する。

【０２３９】コントロール装置２４とマンマシンコント
ロール装置２５間は、通信手段（ネットワーク２３）に
よってデータの受け渡しが行なわれ、これによって、シ
ステムが全体として、プラント監視システムとして働
く。従来のシステムでは、通信データとして用いられる
のは主に数値や文字列であるが、これが本実施例のシス
テムでは、記号化データに変わる。記号データが用いら
れることで、記号データにもたされる意味により、通信
データ量の圧縮が実現できる。つまり、「上昇中」とい
う記号データ１つをとってみても、「上昇中」は時系列
的意味とデータが刻々と上って行くこと等の意味があ
る。これと同等な数値データは、１秒後１.５、２秒後
３.０、３秒後４.５、４秒後６.０…となり、意味を持
つ記号データを解釈するには、少なくとも２つ以上の数
値データが必要になるのである。従って、本実施例で
は、コントロール装置２４とマンマシン装置２５との間
での通信データ量を削減することができる。

【０２４０】また、本実施例では、複数のコントロール
装置のプロセス情報を１のマンマシンコントロール装置
で処理する構成となっているので、多くのプロセス情報
を一元管理することに好適である。また、情報を分散処
理できるので、マンマシンコントロール装置における負
担が軽減される。

【０２４１】本発明の上記各実施例では、入力データと
してプラントのプロセスデータを用いる例を示したが、
本発明は、これに限定されない。プラントデータの場
合、例えば、温度、流量、圧力等のデータが用いられる
が、プラント以外の分やのプロセス、例えば、金融、証
券、流通等における事象の把握を行うためのデータ処理
プロセス運用の分野では、経済指標、売上情報、経営情
報、在庫管理情報等の時系列データを入力データとして
用いることができる。これらの在庫管理情報等のデータ
を、記号化処理装置に与えることにより、これらの事象
のトレンド状況等を記号化された表現により認識するこ
とができる。売上情報等の情報は、例えば、売上入力端
末等の装置から容易に得ることができる。これらの端末
は、例えば、プラントにおけるセンサに相当すると考え
ることができる。

【０２４２】また、上記各実施例では、時系列データと
いう時間ファクタが絡むデータを扱ったが、時系列デー
タでなくとも、本発明が適用できることはいうまでもな
い。例えば、入力データが、温度分布、密度分布、配列
等の２次元またはそれ以上の次元で表現されるデータに
ついても適用することができる。具体的には、温度分布
の場合、Ｔ（Ｉ）で表現される。Ｔ（温度）は、Ｉ（場
所／位置）で決定される関数で表される。これによっ
て、温度分布の状態は、例えば、「温度分布が密」、
「温度分布が疎」等の記号化表現で、利用者に提供され
ることができる。

【０２４３】また、上記各実施例では、図１３に示す記
号化処理装置を記号化処理手段として用いているが、本
発明は、これに限らず、図１に示す記号化処理装置を用
いて記号化を行うことができる。この場合、プロセスデ
ータを一旦蓄積できるようにしておく。

【０２４４】さらに、上記実施例では、記号化データを
文字列で表現する例を示したが、これに限らず、オペレ
ータが理解できる記号的表現であればよく、例えば、名
称を持ち得る図形ないし絵文字で表現することもでき
る。

【０２４５】この他、上記各実施例では、記号化データ
をディスプレイ上で表示する例を示したが、記号化デー
タは、それを呼称できる場合には、音声により表現する
こともできる。この場合、ディスプレイにおける表示と
共に、音声による報知を併せて行なえば、オペレータに
対する注意喚起の効果がより大きくなる。なお、音声に
よる報知は、あまり頻発するとわずらわしいこともある
ので、アラームの場合のみ、オペレータが指定した記号
化データについてのみ等のように選択的に出力させるよ
うにしてもよい。

【０２４６】上述した各種実施例では、種々の機能を備
えた例を示したが、本発明は、利用者が、これらの必要
に応じて取捨選択することができる。また、他の機能を
付加したり、他のシステムとのリンクを行うこともでき
る。

【０２４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プロセスの状態を示す情報の特徴を、監視するオペレー
タの個人的条件に影響されることなく抽出でき、プロセ
スの状態を正確に把握することができる。

【０２４８】また、本発明によれば、プロセスに対する
操作を記号化して行うことにより、プロセスの少量変化
およびオペレータのあいまいな表現による指示を受け付
けて、プラントに対する操作を指示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明においてプロセスデータを記号的な表現
に変換するために用いられる記号化装置の一実施例の構
成を示すブロック図。

【図２】記号化装置における折線近似処理部の動作を示
すフロチャート。

【図３】記号化装置における記号化の処理過程を説明す
る説明図（その１）。

【図４】記号化装置における記号化の処理過程を説明す
る説明図（その２）。

【図５】記号化装置において用いられる特徴抽出フィル
ターの一例を示す説明図。

【図６】記号化装置において用いられる標準ベクトルの
一例を示す説明図。

【図７】記号化装置における統合処理部における処理を
説明するフローチャート。

【図８】統合処理部における統合処理の一例を説明する
説明図。

【図９】統合処理部における統合処理の一例を説明する
説明図。

【図１０】記号化装置の辞書検索処理部における処理を
説明するフローチャート。

【図１１】辞書検索処理部において用いられる標準パタ
ーン辞書の一例を示す説明図。

【図１２】辞書検索処理部における検索処理の手順を説
明するフローチャート。

【図１３】本発明においてプロセスデータを記号的な表
現に変換するために用いられる記号化装置の他の実施例
の構成を示すブロック図。

【図１４】記号化装置における折線近似処理部の動作を
示すフローチャート。

【図１５】折線近似処理部で用いられる特徴抽出フィル
タの例を示す説明図。

【図１６】折線近似処理部における記号化の処理過程を
説明する説明図。

【図１７】記号化の結果を説明する説明図。

【図１８】本発明のプロセス運用支援システムの一実施
例の構成の概要を示すブロック図。

【図１９】本発明のプロセス運用支援システムのハード
ウェア構成図。

【図２０】記号化処理に用いられる記号化変換用パラメ
ータを示す説明図。

【図２１】記号化変換用パラメータの適用例を示す説明
図。

【図２２】（ａ）はアラーム出力処理の手順を示すフロ
ーチャート、（ｂ）はアラーム処理を行う場合に用いら
れる前回収集記号化データのデータ構造の一例を示す説
明図。

【図２３】アラーム出力処理におけるアラーム表示例を
示す説明図。

【図２４】記号化ヒストリカルファイル収集手順を示す
フローチャート。

【図２５】時系列データと記号化データの並列表示の一
例を示す説明図。

【図２６】記号化データヒストリカルファイル構成の一
例を示す説明図。

【図２７】データ複合表示処理における表示操作手順を
示すフローチャート。

【図２８】時系列データと記号化データの複数表示の一
例を示す説明図。

【図２９】類似パターン検索処理における表示手順を示
すフローチャート。

【図３０】記号化データベース類似パターン検索結果の
一例を示す説明図。

【図３１】類似パターン複数結果のデータの一例を示す
説明図。

【図３２】類似パターン検索処理において複数の検索結
果がある場合の処理手順を示すフローチャート。

【図３３】類似パターン検索処理結果が複数ある場合の
表示例を示す説明図。

【図３４】もうチョットボタン受付状況の一例を示す説
明図。

【図３５】もうちょっとボタンによる操作指令を行う場
合の記号逆変換処理手順を示すフローチャート。

【図３６】プロセス出力チューニング画面の一例を示す
説明図。

【図３７】手動操作記号化処理における処理手順の一例
を示すフローチャート。

【図３８】手動操作データヒストリカルファイル（記号
化操作来歴ファイル）の構成の一例を示す説明図。

【図３９】手動操作配慮診断処理の手順の一例を示すフ
ローチャート。

【図４０】手動操作配慮診断およびプラントデータ手動
操作記号化複合表示の一例を示す説明図。

【図４１】記号化データによる知識処理の推論起動の一
例を示す説明図。

【図４２】推論起動テーブルの一例を示す説明図。

【図４３】時系列データサポート推論起動監視の手順を
示すフローチャート。

【図４４】連鎖発生アラーム抑止ルール記述例を示す説
明図。

【図４５】フィードバックループの診断に基づく診断テ
ーブルの一例を示す説明図。

【図４６】プラント構成に基づく診断に基づく診断テー
ブルの一例を示す説明図。

【図４７】本発明の他の実施例のシステムを構成するハ
ードウエア構成図。

【図４８】本発明の他の実施例の構成の概要を示すブロ
ック図。

【符号の説明】

１…プロセスデータ取り込み処理部、２…記号化処理
部、３…記号化処理用辞書、４…記号化データ格納処理
部、５…記号化データヒストリカルファイル、６…デー
タ複合表示処理部、７…類似パターン検索処理部、８…
記号化操作指示部（もうチョットボタン）、９…記号化
操作指示受付処理部、１０…マンマシン装置、１０ａ…
ディスプレイ、１０ｃ…キーボード、１１…記号逆変換
処理部、１２…制御データ出力処理部、１３…記号化操
作歴ファイル、１４…手動操作配慮診断部、１５…時系
列データサポート推進部、１６…アラーム抑止処理部、
１７…制御演算処理部、１８…手動操作記号化処理部、
１９…手動操作受付処理部、２０…アラーム出力処理
部、１１０…通信装置、１２０，１３２０…データ記憶
装置、１３０，１３３０…入力処理部、１４０，１３９
０…メモリ、１５０，１３５０…折れ線近似処理部、１
５５，１３５５…フィルタ記憶部、１６０，１３６０…
統合処理部、１６５，１３６５…統合パラメータ記憶
部、１７０，１３７０…辞書検索処理部、１７５，１３
７５…標準パターン記憶部、１８０，１３８０…類似度
計算処理部、１９０，１３９０…メモリ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロセスの状態を表わすデータを取り込ん
で、後段の処理手段で処理可能なデータに変換処理する
プロセスデータ取り込み処理手段と、プロセスの状態を
表わすデータに基づいてプロセスの状態を記号的に表現
する記号化データを生成する記号化処理手段と、記号化
されたデータを蓄積する記号化データ蓄積手段と、指定
された範囲のデータを記号化データ蓄積手段から取り出
して、表示データとして出力する表示処理手段と、上記
表示データを画面に表示すると共に、外部からの指示を
受け付ける入出力手段とを備えることを特徴とするプロ
セス運用支援システム。
【請求項２】請求項１において、記号化処理手段は、標
準ベクトルデータおよびこの標準ベクトルデータの特徴
を記号的に表現する記号表現データを有する記号化処理
用辞書と、入力されたデータを折線近似してベクトル系
列を生成し、このベクトル系列について、記号化処理用
辞書を用いて、類似する標準ベクトル系列を検索し、最
も類似する標準ベクトルに対応する記号表現データを抽
出して記号化処理を行う記号化処理部とを有するプロセ
ス運用支援システム。
【請求項３】請求項２において、記号化処理用辞書は、
標準ベクトルデータの特徴を、文字および／または図形
により表現する記号表現データを有する、プロセス運用
支援システム。
【請求項４】請求項３において、記号化処理用辞書は、
特定の概念を示す文字列により表現される記号表現デー
タを有する、プロセス運用支援システム。
【請求項５】請求項１において、記号化データ蓄積手段
は、記号化データを格納する記号化データファイルと、
記号化データを記号化データファイルに格納処理する記
号化データ格納処理部とを有するものであるプロセス運
用支援システム。
【請求項６】請求項５において、上記記号化データファ
イルと記号化データ格納処理部とは、記号化データと、
この記号化データの基になっているプロセスデータ（数
値データ）とを対応させて、時系列に格納するものであ
るプロセス運用支援システム。
【請求項７】請求項６において、表示処理手段は、指定
された範囲の記号化データを記号化データファイルから
取り出すと共に、この記号化データの基になっているプ
ロセスデータを記号化データファイルから取り出し、こ
れらのデータを複合して表示データとして出力するプロ
セス運用支援システム。
【請求項８】請求項７において、表示処理手段は、プロ
セスデータをトレンドグラフとして表示させ、このトレ
ンドグラフの時間軸に沿って対応する記号化データを表
示させるものである、プロセス運用支援システム。
【請求項９】請求項１記載の入出力手段からの指示を受
けて、入出力手段において現在表示されている表示デー
タと類似するパターンのデータについて、記号化データ
蓄積手段を検索して、該当データが存在するとき、これ
を表示させる類似パターン検索処理手段をさらに備え
る、プロセス運用支援システム。
【請求項１０】請求項９において、類似パターン検索処
理手段は、類似パターンが複数存在するとき、最も類似
度の大きいものを求めて出力するものである、プロセス
運用支援システム。
【請求項１１】請求項１において、予め設定された、記
号的に表現された操作指示を操作対象対応に受け付ける
記号化操作指示受付手段と、受け付けた記号化された操
作指示を数値データに変換する記号逆変換処理手段とを
備える、プロセス運用支援システム。
【請求項１２】請求項１１において、標準ベクトルデー
タおよびこの標準ベクトルデータの特徴を記号的に表現
する記号表現データを有する記号化処理用辞書をさらに
備え、記号化操作指示受付手段は、記号的に表現された
操作指示として、標準ベクトルデータの特徴を記号的に
表現する記号表現データを用いるものであるプロセス運
用支援システム。
【請求項１３】請求項１２において、プロセスが操作可
能対象を有するものであり、プロセスの操作対象に対す
る制御データを出力する制御処理手段をさらに備え、制
御処理手段は、プロセスデータ取り込み処理手段により
取り込まれたプロセスデータに基づいて操作対象に対す
る制御データを演算して出力すると共に、記号逆変換処
理部の出力信号を受けて、対応する制御データを出力す
るものである、プロセス運用支援システム。
【請求項１４】請求項１３において、制御処理手段は、
プロセスデータ取り込み処理手段により取り込まれたプ
ロセスデータに基づいて操作対象に対する制御データを
演算する制御演算部と、演算された制御データまたは記
号逆変換処理部の出力信号を操作対象に対して出力する
制御データ出力処理部とを備える、プロセス運用支援シ
ステム。
【請求項１５】請求項１において、入出力手段を介して
行われるプロセスに対する手動操作を受け付ける手動操
作受付手段をさらに備えるプロセス運用支援システム。
【請求項１６】請求項１において、記号化データを基準
データと比較して、アラーム信号を出力するか否か判定
するアラーム処理手段をさらに設けた、プロセス運用支
援システム。
【請求項１７】請求項１６において、アラーム処理手段
は、前回のサンプリング時の記号化データを基準データ
として用い、現在の記号化データと基準データとが異な
る場合、アラーム信号を出力するものであるプロセス運
用支援システム。
【請求項１８】請求項１６において、入出力手段からプ
ロセスに対して行った操作の内容を、プロセスの状態を
表わすデータに基づいてプロセスの状態を記号的に表現
する記号化データを用いた記号的表現の形で蓄積すると
共に、操作とこれに対するプロセスの応答状態との因果
関係を示すデータを蓄積する操作来歴データ蓄積手段を
さらに備えたプロセス運用支援システム。
【請求項１９】請求項１８において、入出力手段からプ
ロセスに対して操作が行われたとき、その操作の内容を
示す記号化データに基づいて、操作とこれに対するプロ
セスの応答状態との因果関係を示すデータを検索して、
該当データがある場合、この操作と因果関係のあるプロ
セスの状態を示す記号化データを記号化データ蓄積手段
から読みだし、この記号化データと、記号化処理手段に
おいて記号化された現在のプロセス状態を示す記号化デ
ータとを比較して、両者が類似する場合、プロセス状態
の変化は、操作により生じたものであると判定する手動
操作診断手段をさらに有する、プロセス運用支援システ
ム。
【請求項２０】請求項１９において、手動操作診断手段
が、プロセス状態の変化が操作により生じたものである
と判定した場合、この判定結果を受けてアラーム信号の
出力を抑止するアラーム抑止処理手段をさらに備える、
プロセス運用支援システム。
【請求項２１】プロセスに対し、曖昧さを含む記号的表
現により制御を指示するための操作指示部、および、該
操作指示部に対する操作をプロセスの操作対象対応に受
け付ける操作指示受付処理部を有する記号化操作指示受
付手段と、標準ベクトルデータおよびこの標準ベクトル
データの特徴を記号的に表現する記号表現データを有す
る記号化処理用辞書と、受け付けた記号化された操作指
示を、記号化処理用辞書を参照して、数値データに変換
する記号逆変換処理手段とを備える、プロセス運用支援
システム。
【請求項２２】請求項２１において、操作指示部は、曖
昧さを含む記号的表現として、標準ベクトルデータの特
徴を記号的に表現する記号表現データを用いるものであ
るプロセス運用支援システム。
【請求項２３】請求項２２において、プロセスが操作可
能対象を有するものであり、プロセスの操作対象に対す
る制御データを出力する制御処理手段をさらに備え、制
御処理手段は、プロセスデータ取り込み処理手段により
取り込まれたプロセスデータに基づいて操作対象に対す
る制御データを演算して出力すると共に、記号逆変換処
理部の出力信号を受けて、対応する制御データを出力す
るものである、プロセス運用支援システム。
【請求項２４】請求項２３において、制御処理手段は、
プロセスデータ取り込み処理手段により取り込まれたプ
ロセスデータに基づいて操作対象に対する制御データを
演算する制御演算部と、演算された制御データまたは記
号逆変換処理部の出力信号を操作対象に対して出力する
制御データ出力処理部とを備える、プロセス運用支援シ
ステム。